Дослідження впливу технологічних параметрів процесу вакуумного азотування алюмінієвих сплавів на властивості дифузійних іонноазотованих шарів
Loading...
Files
Date
2019
Authors
Рутковський, А. В.
Маркович, С. І.
Михайлюта, С. С.
Рутковский, А. В.
Маркович, С. И.
Rutkovskiy, A.
Markovych, S.
Myhajlyta, S.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
В роботі проведено дослідження впливу технологічних параметрів процесу вакуумного азотування алюмінієвих сплавів на мікроструктуру, хімічний склад, залишкові напруження, мікротвердість та шорсткість дифузійних іонноазотованих шарів. Наведена методика проведення досліджень. Виявлено утворення рівномірного за товщиною та розподілом легуючих елементів поверхневого шару та утворенню в ньому зміцнювальних фаз на основі АlN, утворюється поверхнева бездефектна структура зі зміненими властивостями, має місце дифузія азоту, що впливає на фазовий склад, і в остаточному підсумку на мікротвердість поверхні. Дослідження мікроструктури показали, що із збільшенням температури азотування збільшується і товщина нітридного шару. Оптимальне значення температури при якому досягається максимальна твердість складає 480°С, найбільші значення мікротвердості спостерігаються при тиску 50 МПа та складу газу 85%Ni2 + 15% Аr. При формуванні теплозахисних дифузійних іонноазотованих шарів в алюмінієвих сплавах виникають напруження стиску. Максимальне значення залишкових напружень σзал=280 МПа спостерігається не на поверхні зразка, а на глибині близько 7 мкм, при цьому зі зростанням тривалості насичення поверхневого шару збільшується значення і залишкових напруг. Проте, таке підвищення проходить в умовах максимальних температур 480 °протягом 180 хв. В работе проведено исследование влияния технологических параметров процесса вакуумного азотирования алюминиевых сплавов на микроструктуру, химический состав, остаточные напряжения, микротвердость и шероховатость диффузионных ионноазотированных слоев. Приведена методика проведения исследований. Обнаружено образование равномерного за толщиной и распределением легирующих элементов поверхностного слоя и образованию в нем укрепляющих фаз на основе АlN, образуется поверхностная бездефектная структура с измененными свойствами, имеет место диффузия азота, который влияет на фазовый состав, и в окончательном итоге на микротвердость поверхности. Исследования микроструктуры показали, что с увеличением температуры азотирования увеличивается и толщина нитридного слоя. Оптимальное значение температуры при котором достигается максимальная твердость составляет 480°С, наибольшие значения микротвердости наблюдаются при давлении 50 МПа и составе газа 85%Ni2 + 15% Аr. При формировании теплозащитных диффузионных ионноазотированных слоев в алюминиевых сплавах возникают напряжения сжатия. Максимальное значение остаточных напряжений σост = 280 МПа наблюдается не на поверхности образца, а на глубине около 7 мкм, при этом с ростом длительности насыщения поверхностного слоя увеличивается значение и остаточных напряжений. Однако, такое повышение проходит в условиях максимальных температур 480 ° на протяжении 180 мин. Growth of operating parameters of combustion engines causes the steady increase of working temperature of structural elements of engine, especially pistons. The perspective for the superficial strengthening of details auto of tractor combustion engines is consider the method of the ionic nitriding. At the same time important is a task of determination of conformities to the law of influence of technological parameters of process on property of the diffusive ion nitrided layers. For the effective analysis of mechanism of the phenomena and technological process control of strengthening of pistons which are made from aluminium alloys, it is necessary to find out intercommunication of factors, which determine motion of process, and their influence on property of the diffusive ion nitrided layers. The presence of this information will allow to promote durability and reliability of both coverages and details with coverages on the stage of their constructing. Research of influence of technological parameters of process of a vacuum nitriding of aluminium alloys is in-process conducted on mikrostructure, chemical composition, remaining tensions, mikrohardness and roughness of the diffusive ion nitrided layers. The method of leadthrough of researches is resulted. Mikro structural researches, namely a presence and distributing of alloying elements is for surfaces, were executed with the use of methods of raster electronic microscopy and x-ray photography mikro to the analysis. The size of remaining tensions was determined on curvature of the treated rectangular standard. Research mikro conducted hardness by a measuring device mikro to hardness of PMT-3, corner between against made 136 degrees the lyings verges of diamond pyramid at loading a 100 gramme. Found out education even after a thickness and distributing of alloying elements of superficial layer and to education in him of strengthening phases on the basis of Aln, a surface structure appears defect-free with the changed properties, diffusion of nitrogen which influences on phase composition takes a place, and in a final result on the microhardness of surface. Researches of microstructure rotined that with the increase of temperature of nitriding was increased thickness of the nitrided layer.
The optimum value of temperature at which is arrived at maximal hardness makes 480°С, most values мікро observed hardness at pressure of 50 Mpa and will make gas 85%Ni2 + 15% Ar. At forming of heatcover diffusive іонноазотованих glowed there are tensions of clench in aluminium alloys. The maximal value of remaining tensions of узал=280 Mpa is observed not on-the-spot standard, but on the depth of about 7 мкм, here with growth of duration of satiation of superficial layer increased value and remaining tensions. However, such increase passes in the conditions of maximal temperatures 480 degrees for 180 minutes.
Description
Keywords
шорсткість, вакуумне азотування, мікроструктура, хімічний склад, напруження, мікротвердість, шероховатость, вакуумное азотирование, микроструктура, химический состав, напряжение, микротвердость, roughness, vacuum nitriding, microstructure, chemical composition, tension, microhardness
Citation
Рутковський, А. В. Дослідження впливу технологічних параметрів процесу вакуумного азотування алюмінієвих сплавів на властивості дифузійних іонноазотованих шарів / А. В. Рутковський, С. І. Маркович, С. С. Михайлюта // Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. - Кропивницький : ЦНТУ, 2019. - Вип. 2 (33). - С. 104-115.